FERRAMENTAS UTILIZADAS PARA ANÁLISE DAS

Artigo publicado na Revista CEPPG – Nº 26 – 1/2012 – ISSN 1517-8471 – Páginas 170 à 178
FERRAMENTAS UTILIZADAS PARA ANÁLISE DAS ALTERAÇÕES
NO SISTEMA NEUROMUSCULAR
Lacordaire Kemel Pimenta Cury1
Eurípedes Bastos Siqueira2
Thiago Simões Gomes3
RESUMO
Uma das características do envelhecimento humano é a perda de massa muscular e óssea, o
que prejudica a qualidade de vida e aumenta a possibilidade do surgimento de patologias
neuromusculares. Há diversos estudos que buscam encontrar formas de diagnóstico ou de
caracterização dos efeitos dessa perda orgânica. Geralmente utilizam-se ferramentas de
medição dos sinais neuromusculares, como é o caso da eletromiografia (EMG) e da
acelerometria, cujos registros, depois de coletados e processados, permitem a aplicação de
ferramentas estatísticas que facilitam sua análise, correlação e comparação. Neste estudo,
mostrou uma fundamentação teórica deste contexto.
Palavras-Chave: Envelhecimento, Eletromiografia, Acelerometria
1 Introdução
O sistema neuromuscular é um dos mais afetados durante o processo de
envelhecimento do ser humano. Com o aumento da idade há uma redução na massa muscular
e óssea, que influencia os movimentos e os reflexos das pessoas mais idosas (EVANS et al,
2010; HAMERMAN, 1997; LACOURT; MARINI, 2006). Alguns estudos já detectaram
alterações anatômicas no sistema neuromuscular, mas ainda há carência de informações que
permitam ampliar esse conhecimento e criar formas de reduzi-lo ou evitá-lo, melhorando a
qualidade de vida dos idosos.
Toda a contração muscular voluntária é regida pelo sistema nervoso central por
intermédio de impulsos elétricos originados no córtex motor que é a área do cérebro
1
Professor e coordenador do curso Sistema para Internet da Faculdade de Tecnologia – FATECA, doutorando
em ciências, mestre em ciências, pós-graduado em Gestão Empresarial e Informática em Educação e graduado
em Análise e Sistemas, pela Universiade Federal de Uberlândia – UFU;
2
Professor e coordenador do curso de Ciências Contábeis da Faculdade CESUC, mestre em economia, pósgraduado em Análise e Auditoria Contábil, e contador pela PUC Goiás;
3
Professor e Coordenador do Centro de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação (CEPPG) do Centro de Ensino
Superior de Catalão, mestre em Administração pela Universidade Federal de Uberlândia – UFU, pós-graduação
em Gestão Financeira pelo CESUC e graduação em Administração pelo CESUC.
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responsável pela “ideia” de pensamento. A origem do sinal biológico no córtex motor é
transmitida por duas vias, sendo que uma se direciona a medula espinhal e outra aos núcleos
da base, responsáveis pela modulação da contração muscular (LENT, 2002).
Este artigo tem como objetivo realizar um estudo bibliográfico dos meios utilizados
para analisar as alterações do sistema neuromuscular.
Há vários métodos utilizados nas pesquisas para mensurar o funcionamento do
movimento, como por exemplo a eletroencefalografia (EEG), que está relacionada com a
atividade elétrica produzida pelo disparo dos neurônios no cérebro, captada por meio de
eletrodos posicionados no couro cabeludo; a eletromiografia (EMG), que está relacionada
com a contração e/ou o relaxamento muscular e capta os sinais mioelétricos na superfície da
pele; e a acelerometria, que permite medir a aceleração do movimento nos três eixos do
espaço tridimensional. Qualquer deles permite a utilização de recursos para auxiliar na
avaliação do mecanismo de funcionamento do sistema neuromuscular (TIMMER et al, 1998;
RAETHJEN et al, 2000; WHARRAD; JEFFERSON, 2000).
Entre essas três ferramentas, a EMG e a acelerometria são as que apresentam melhores
perspectivas para o estudo dos efeitos do envelhecimento sobre o sistema neuromuscular,
especialmente por seu baixo custo.
2 O Sinal Neuromotor
Para que esse impulso nervoso, originado no córtex motor, possa gerar a contração
muscular desejada, é necessária uma interligação entre várias estruturas que compõem uma
rede complexa de células nervosas excitáveis, os neurônios, por intermédio de eletricidade,
gerada por reações bioquímicas. Os neurônios são células com características especiais, pois
além de possuírem as funções básicas de uma célula comum, têm a capacidade de processar
informação e transmitir impulsos elétricos devido a propriedades específicas de sua
membrana, que permite o controle do fluxo de substâncias entre os lados interno e externo da
célula, como os íons sódio, cálcio e potássio (GUYTON; HALL, 2006).
A transmissão do impulso nervoso é possível, também, graças às conexões existentes
entre os neurônios, que formam grandes cadeias neuronais permitindo que o impulso gerado
no córtex motor possa se conectar a medula espinhal e por sua vez ao nervo que se ligará ao
músculo, gerando a contração muscular (GUYTON; HALL, 2006).
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O impulso nervoso, também chamado de potencial de ação, é uma alteração elétrica
que ocorre ao longo de toda a membrana do neurônio a partir do ponto em que o estímulo
ocorreu. Inicialmente, a membrana do neurônio encontra-se polarizada em repouso com um
potencial negativo de -70mV. A geração do potencial de ação faz com que haja uma redução
drástica desta negatividade até 0 mV seguida da inversão destes valores até aproximadamente
+30 mv. Nesse ponto, ocorre a despolarização da membrana que permite a passagem do
impulso elétrico do corpo do neurônio para os dendritos e de um neurônio para outro até
chegar à placa motora, que é a junção do nervo com o músculo (FERREIRA, 1999).
Após a passagem do impulso nervoso, ocorre o fenômeno de repolarização, em que os
valores tornam-se novamente negativos até voltar ao potencial de repouso de -70 mV. Essa
alteração elétrica, que permite que o impulso nervoso se desloque do córtex motor até o
músculo esquelético, gerando contração muscular, pode ser detectada por meio de
equipamentos de eletrodiagnóstico, por meio de eletrodos colocados próximos as placas
motoras (FERREIRA, 1999).
Quando se solicita ao voluntário que faça determinado movimento, todo o circuito é
ativado para que esse movimento voluntário se realize. O impulso é gerado no córtex motor,
transmitido até a medula espinhal, desta para o nervo motor até a placa motora (junção
neuromuscular), onde ocorre à liberação de várias substâncias químicas, especialmente a
acetilcolina, que provocará a contração muscular (TOYOKURA; ISHIDA, 1999).
Todos os sinais neuromusculares são gerados em resposta a estímulos, provocados por
receptores sensoriais espalhados por todo o corpo. No caso do equilíbrio corporal, por
exemplo, estão envolvidos receptores relacionados à visão, ao tato e ao sistema vestibular,
formado por canais semicirculares situados nos condutos auditivos que detectam qualquer
movimentação da cabeça e enviam esses sinais para o cérebro. Portanto, não há como
dissociar os movimentos reflexos dos movimentos voluntários, pois todos possuem, com
maior ou menor intensidade, a participação do sistema nervoso central e periférico
(GUYTON; HALL, 2006; BERNE et al, 2003; COSTANZO, 2007).
O sinal neuromuscular é gerado na parte do axônio mais próxima do corpo da célula,
denominada cone de implantação e se propaga ao longo do axônio, em direção aos ramos e
placas motoras. Os axônios dos nervos motores podem atingir até 1 metro de comprimento
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2004; GUYTON; HALL, 2006).
A força da contração muscular é proporcional ao número de fibras excitadas pelos
neurônios motores, processo denominado de recrutamento de MUAP, e que depende das
características e do tipo de músculo associado ao movimento. Obviamente, quanto mais
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MUAPs forem utilizadas para a contração, maior será o sinal dissipado para os tecidos
adjacentes.
3 O Eletromiógrafo
O eletromiógrafo é um equipamento que permite captar o potencial de ação muscular e
registrá-lo em meios físicos ou armazená-lo em meios eletrônicos (LAMB; HOBART, 1992).
A captação se dá através de eletrodos, que são posicionados dentro do músculo
(eletrodo de agulha) ou sobre a pele (eletrodo de superfície), a uma distância que permita a
medição da diferença de potencial. À medida que o sinal elétrico do potencial de ação se
propaga pela fibra, a diferença de potencial entre os eletrodos permite medir o potencial de
ação (LAMB; HOBART, 1992).
Os eletrodos de agulha permitem a medição isolada das unidades motoras, mas
provocam dor e desconforto ao paciente. Os eletrodos de superfície, apesar de não serem tão
precisos, podem ser colocados sobre a pele e praticamente não causam desconforto, além de
se tratar de um exame não invasivo. No caso dos eletrodos de superfície, o sinal captado
corresponde ao conjunto de todas as unidades motoras situadas sob o local da fixação do
eletrodo, incluindo, em menor escala, as unidades adjacentes (LAMB; HOBART, 1992).
Há inúmeros tipos de eletrodos de superfície, variando de formato e material, sendo
monopolares ou bipolares (Figura 1). O eletrodo monopolar obtém a diferenças de potenciais
de ação entre dois pontos, tendo obrigatoriamente um como ponto de referência. O eletrodo
bipolar obtém dois sinais havendo a necessidade de uma referência e logo após estes são
subtraídos, havendo a necessidade de utilizar três eletrodos.
Geralmente os eletrodos são constituídos por placas de prata ou cloreto de prata. Os
eletrodos são fixados com fitas elásticas ou adesivas que evitem seu deslocamento durante o
exame. Para melhorar a captação, é utilizada uma pasta ou gel condutor entre a pele e os
eletrodos, contendo íons de cloro com objetivo de reduzir o nível de ruído entre a pele e o
próprio eletrodo. Quanto menor a área do eletrodo em contato com a pele, mais seletivo é o
sinal captado em relação ao músculo escolhido, recebendo menor reflexo da dispersão do
sinal pelos músculos adjacentes, já que o sinal captado pelo eletrodo representa a soma de
todos os potenciais de ação das fibras sob este, além do sinal das fibras adjacentes
(SODERBERG, 1992).
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Os eletrodos de superfície podem ser passivos (reutilizáveis ou descartáveis) ou ativos.
Os passivos reutilizáveis normalmente são fixados por fitas ou cintas. Os eletrodos ativos são
contemplados com um circuito de amplificação no próprio eletrodo, sendo normalmente
bipolares, e trabalhados a seco não havendo necessidade da utilização de gel condutor
(SODERBERG, 1992). No contexto desde trabalho durante a coleta de dados do sinal
eletromiográfico foram utilizados os eletrodos ativos.
Figura 1 - Exemplo de eletrodos para EMG de superfície. (A) monopolar, reutilizável; (B) mono e bipolar,
reutilizável; (C) monopolar, descartável, com gel pré-aplicado; (D) em barra, reutilizável.
Fontes: Noromed (http://www.noromed.com/); B&L Engineering (http://www.bleng.com/)
Obviamente, a área do eletrodo e seu posicionamento podem interferir na qualidade do
sinal e em sua amplitude. Quanto maior a área, maior será, também, o número de fibras
musculares situadas sob o eletrodo e, portanto, mais sinal será captado (LAMB; HOBART,
1992; SODERBERG, 1992).
Após a captação, o sinal é conduzido, por fios ou pelo ar, até o eletromiógrafo,
onde é filtrado, amplificado e transformado em sinal digital (Figura 2).
Figura 2 - Exemplo de gráfico gerado pelo eletromiógrafo, mostrando a variação de amplitude do sinal
neuromuscular ao longo do tempo.
Fonte: elaboração dos autores.
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Os eletromiógrafos digitais possuem softwares que facilitam a análise dos sinais
registrados, fornecendo algumas das características mais comumente utilizadas, como
espectro de potência, amplitude média, frequência média, entre outras.
4 Acelerômetros
A vibração é um fenômeno mecânico que envolve um movimento oscilatório,
periódico em torno de um ponto de referência. Em algumas situações, o aspecto oscilatório
pode não estar presente, mas a forma de detectar esse fenômeno é a mesma (FRADEN, 2010).
Um acelerômetro é um instrumento que mede a vibração de uma massa, medindo-a a
partir de uma estrutura de sustentação e de sensores que captam qualquer variação na posição
dessa massa, transformando-a em sinais elétricos que podem ser captados e processados. A
movimentação pode ser medida em qualquer dos eixos, dependendo da aplicação, mas os
modernos acelerômetros conseguem reunir sensores para os três eixos (X, Y e Z) acelerômetros triaxiais -, em dispositivos com menos de 1 grama e sensibilidade superior a
99% (FRADEN, 2010).
Os acelerômetros mais comumente utilizados no mercado baseiam-se na propriedade
piezoelétrica, que é a capacidade que certos materiais, como o quartzo, possuem de produzir
uma carga elétrica quando submetidos à uma pressão direcional. Sua aplicação na indústria
vai desde o acionamento de air bags até o ajuste da posição da imagem, vertical ou
horizontal, em celulares ou smartphones.
Amostra do sinal do acelerômetro é formada por três vetores temporais, onde cada um
representa aceleração do sensor em um dos três eixos do plano cartesiano, conforme a figura
3. O eixo X captam os movimentos laterais, o eixo Y captam os movimentos perpendiculares
e os sinais captados pelos sensores que representam o eixo Z é em função da movimentação
vertical.
Os registros da aceleração nos três eixos podem ser plotados em gráficos em função do
tempo, como mostra a Figura 3, e os dados digitalizados podem ser utilizados para
processamento posterior.
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Figura 3- Exemplo de gráficos gerados com os sinais captados pelo acelerômetro, mostrando as variações
da aceleração em cada eixo, ou seja, a movimentação nos eixos X, Y e Z.
Como sua massa é inexpressiva, para medição dos tremores, os acelerômetros são
fixados nos membros que se pretende estudar (dedos, dorso das mãos, entre outros) ou em
dispositivos que serão utilizados. Por sua alta sensibilidade, mesmo quando o tremor não é
perceptível a olho nu, como ocorre no tremor fisiológico normal, as pequenas variações de
posicionamento podem ser detectadas e transformadas em sinais que variam ao longo do
tempo. Este sinal gera uma sequência de valores, que é denominada série temporal, a qual
representa um valor da aceleração em um determinado momento em relação ao tempo.
5 Conclusão
Diante do que já foi exposto neste artigo, especialmente no que se refere ao estudo das
alterações funcionais do sistema neuromuscular com o envelhecimento e à utilização da
eletromiografia e/ou da acelerometria para a pesquisa dessas alterações. Este trabalho mostrou
que é possível realizar uma pesquisa de campo com voluntários para analisar as eventuais
alterações no sistema neuromuscular por meio de técnicas estatísticas, após a extração do
sinal do eletromiógrafo ou acelerômetro.
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